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2009-11-19 02:24 出处:数位视野 作者:俊霖 责任编辑:lijie

编者按:

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数码单反相机感光元件染尘的消除技巧

  在前面的文章中,我们已经分别探讨了如何以图像处理处理技术来移除高ISO亮度噪声与长曝光噪声(long exposure noise),而本文的重点则放在单反相机所常遇见的第三种噪声-感光元件染尘所造成的杂点,这也是一般图像处理技术最困难处理的一种噪声。

  这种感光元件染尘问题通常只会出现在可以更换各种镜头的相机上,一般的消费型相机则因为没有更换镜头的能力,所以并不会有染尘的困扰。

感光元件染尘简介

  随着单反相机的功能越来越提高,而价格却不断地下降,大幅拉近了其与高阶消费型相机的价格差距,所以这使得单反相机越来越有竞争力,也有愈来越多人加入到数码单反相机的行列。

  而由于单反相机是透过电力操控机械设备,容易产生轻微的静电,因此在更换镜头的时候,若不注意就很容易将小尘埃吸入感光元件(CCD或CMOS)上,这会导致在拍摄的时候,在照片上产生小污点,这就是所谓的“染尘现象”。

这种染尘有两个特色:

  (一)要在在小光圈,例如F22,拍摄时才会明显产生。图1是一张以Canon EOS 30D在著名的十分瀑布所拍摄的照片,拍摄条件为光圈F22,快门时间0.6秒。红色圆圈处可以明显看见感光元件染尘所造成的杂点。

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图1:以光圈F22,快门时间0.6秒在十分瀑布所拍摄的照片。

  (二)这种杂点的大小通常都远大于1个像素,形状也为不规则状。图2为图1照片1:1 比例的局部原始影像,红色圆圈处就是染尘所造成的杂点。也就是因为这个特性,导致使用一般图像处理技术并无法有效清除杂点。

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图2:图1所示原始比例影像的局部裁沏图,红圈处即为染尘杂点。

  如果单反相机出现染尘现象,大部分都得送往厂商手动清除,不过通常价格昂贵。当然也可以自己买清洁工具来除尘,但是一不小心就有可能伤及感光元件,到时候就得要花更大的费用来修理,十分令人头疼。

  最近两三年,各家单反相机厂商开始发明出“感光元件自我清理功能”,其原理是使用压电元件产生超音波震动,让粉尘脱落,以笔者现在的相机EOS 40D来说,它可以设定每次开、关机都自动执行超音波除尘。但这样的机制,可能还是无法对付黏度较高的粉尘。因此本文将探讨如何使用图像处理技术,来清除感光元件染尘所造成的恼人杂点。

使用相机的除尘数据(Dust Delete Data)功能来移除染尘杂点

  为了解决上述问题,新一代的单反相机开始提供“除尘数据”功能,并搭配专属的图像处理软件,以Canon EOS相机来说就是Digital Photo Professional,来达到除尘的目的。此功能的工作原理为:

(1)先用相机对白色背景拍摄一张照片来取得染尘的位置等信息;
(2)然后在后续拍摄过程中,相机会自动加入前一步骤所得到的除尘数据(Dust Delete Data)到所拍摄的影像;
(3)回家后就可以使用专属的图像处理软件来把粉尘杂点移除。

  我们以Canon EOS 40D相机为例,实际来测试一下相机「除尘数据」功能的效果。

详细的步骤介绍如下:

(一)获取除尘资料:

  在相机的选单中找到“除尘数据(Dust Delete Data)”选项,然后按下执行。这时相机先会自动执行超音波除尘功能,然后要求用户针对一白色被镜拍摄,藉以取得染尘信息。原厂说明书针对此步骤的操作要领为:

(1)在20 cm-30 cm的距离,将无图案的白色对象对准观景器并拍摄相片。注意请确保使用白色对象,例如一张新的白纸。如纸上有任何图案或花纹,则可能会被识别为灰尘数据并影响软件除尘的准确度。
(2)相片以光圈优先自动曝光模式拍摄,光圈为f/22。(以上数据来自Canon官网上的50D使用手册) 该染尘影像并不会储存,所以即使相机中没有记忆卡仍可获取数据。相机成功获取除尘数据后,会出现OK提示,然后该「除尘数据」选项下会出现染尘的拍摄日期。获取除尘数据后会附加到随后拍摄的所有JPEG及RAW影像上。而加入影像的除尘数据非常小,几乎不会影响图像文件案大小。说明书还建议执行重要的拍摄前,应再次获取除尘数据以将其更新。

  图3所示为相机获取除尘资料后,以光圈F29所拍摄的RAW文件影像。仔细看可以发现,蓝色天空处有非常多粉尘存在。这说明了相机本身的超音波除尘功能实在不怎么有用。图4所示为图3影像的原始比例的局部裁沏图,黄色圆圈处就是染尘。

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图3:相机获取除尘数据后,以光圈F29所拍摄的RAW文件影像。


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图4:图3影像的原始比例的局部裁沏图,黄色圆圈处即为染尘杂点。

(二)使用Digital Photo Professional软件来除尘:

  相机所附的光盘片内,可以找到Digital Photo Professional软件,执行安装程序来完成安装并执行该程序。选择File/Open in Edit window来开启所选取的影像。接着选择Tools/Start Stamp tool来除尘,程序画面如图5所示。如果改档案存有除尘数据,那“Apply Dust Delete Data”按钮就会亮起,按下即可自动除尘。
除尘后的影像如图6所示,与图3仔细比较发现,较黑的三个杂点被移除了,但是其他的粉尘依旧存在。为了详细检验其处理结果,我们计算了图3与图6的差值影像,如图7所示。相当令人失望的是,这张影像清楚指出图3影像中只有三个染尘被移除而已。

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图5:使用Digital Photo Professional软件的Stamp tool来自动除尘的程序画面。

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图6:使用Digital Photo Professional软件的Stamp tool自动除尘后的结果。

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图7:图3与图6的差值影像。(有做亮度调整来增强显现)

  Digital Photo Professional软件有提供笔刷功能来更进一步地移除染尘。用鼠标在图5的画面中之影像区域快双击,即可启动笔刷功能。由于此影像的粉尘为较暗的杂点,所以按下“Repair (Dark)”,影像中会出现绿色圆圈来让使用者以手动方式来除尘,其程序接口如图8所示。这样虽然可以把染尘移除,但是通常感光元件染尘都相当多,所以所耗费的时间相当长。而且在实际的测试过程,还是有少数染尘移除的并不是很彻底完全。>>

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图8:使用Digital Photo Professional软件的笔刷功能来手动除尘。

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